高压甲铵冷凝器泄漏的判断及处理

韩 亮

(安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽临泉236400)

高压甲铵冷凝器泄漏的判断及处理

韩 亮

(安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽临泉236400)

安徽晋煤中能化工股份有限公司3#尿素装置采用CO2汽提工艺，设计生产能力1400t/d，于2011年1月26日投产，一次开车成功。经运行中逐步优化改进，装置最高产量达1555t/d，产品的质量优等品率达95%以上，吨尿素氨耗572kg、蒸汽消耗950kg。

1 高压甲铵冷凝器泄漏问题

2014年1月22日4:00，外送冷凝液电导率上升;5:30，达到电导率仪满量程100μS/cm。当班人员开始查找原因，2种取样法各处取样分析电导率结果见表1。

表1 2种取样法各处取样分析电导率结果μS/cm

由表1分析数据判断，精馏塔加热器发生泄漏，但对此判断尚有一些疑问。如果是精馏塔加热器泄漏，一段蒸发加热器出来的冷凝液电导率不应该如此之高。一段蒸发加热器内部为负压状态，精馏塔加热器发生泄漏应该是蒸汽漏入一段蒸发加热器内，不应该造成蒸汽冷凝液电导率升高。1#和2#尿素装置分别出现过一段蒸发加热器和二段蒸发加热器泄漏造成冷凝液电导率升高的情况。此次也许是巧合，一段蒸发加热器和精馏塔加热器都发生泄漏。2014年1月27日因航天炉倒炉，尿素装置需短时停车，便利用此次机会对精馏塔加热器、一段蒸发加热器进行检查和试漏。而试漏结果出乎意料，2台加热器都不漏，只有开车后继续查找原因。

2 对取样结果的原因分析

在检查排除氨水漏入冷凝液系统的可能性后，对以前的取样方法进行分析并做了对比试验。

第1种取样方法:在进精馏塔前低压蒸汽总管上的导淋处按一般取样方法取样，微开蒸汽导淋阀，接取呈滴状冷凝流下的冷凝液，分析电导率在280μS/cm左右。

第2种取样方法:打开蒸汽导淋阀，排出管道内积液后关闭导淋阀，在导淋阀前的管道上淋洒冷却水，然后再打开导淋阀接取冷凝液，分析电导率在3800μS/cm左右，与精馏塔加热器出来的冷凝液电导率基本一致。故排除了精馏塔加热器泄漏。

2种取样方法分析结果悬殊的原因:①采用第1种取样方法，由于蒸汽系统有良好的保温，在微开导淋阀取样时，导淋阀前蒸汽几乎不发生冷凝，取样时接取的冷凝液基本都是在阀后冷凝产生的，即在常压下冷凝。由于冷凝前温度较高，大量的氨都已挥发，冷凝的主要是水，故电导率较低。②采用第2种取样方法所取样品是在低压蒸汽系统压力(0.38MPa)下冷凝的，与精馏塔加热器内的冷凝液冷凝压力接近，分析结果也较为一致，能比较真实地反映低压蒸汽的情况。

低压蒸汽饱和器内冷凝液与低压蒸汽冷凝液的电导率相比悬殊较大的原因:①低压蒸汽饱和器内温度150℃、压力0.38MPa，在此种条件下氨的溶解度较低，接近解析塔底部的工况，泄漏的甲铵液会分解进入气相，故液相电导率较气相冷凝液电导率低。②如果漏点发生在上管板处，泄漏的甲铵液直接进入气相，液相冷凝的较少，故液相电导率较低。为了进一步准确判断，在锅炉给水泵进口增配1根脱盐水管线，临时替代冷凝管作为低压蒸汽饱和器的补水，彻底消除了冷凝液对低压汽包给水的影响，使进入低压汽包的补水电导率在10μS/cm以下，然后继续对各个监测点进行取样分析。从分析结果看，低压汽包内冷凝液电导率是补水的20多倍，也充分说明高压甲铵冷凝器确实发生泄漏。

3 漏点的检查及处理

为了快速检查处理，制订了停车置换、降温、检查、试漏方案，由界区外接临时管线，将氮气引入高压甲铵冷凝器壳侧及低压汽包内，便于快速充气升压检查。停车后检查发现，在高压甲铵冷凝器上管板与列管间的角焊缝有1个Φ3mm的不规则穿孔，对小孔周围表面进行打磨、着色，未发现裂纹。经表面放大检查分析，小孔形成的原因是上管板表面带级堆焊的焊带存在缺陷。将小孔钻孔扩至Φ10mm，探测不锈钢下面的承压碳钢层，冲刷腐蚀形成约Φ100mm孔洞，由于受到孔洞周围列管的阻挡不能准确测量。

处理方法:将漏点周围的4根列管上、下两段用特制堵头堵上后用氩气保护焊焊接，在上管板将漏点周围4根管道间堆焊加厚，增强带级堆焊耐腐蚀层管板的承压能力，以弥补碳钢管板腐蚀后留下的孔洞处承压能力的不足。堆焊处理后，进行氨渗透试验。

氨渗透试验的方法:通过临时氮气管道将低压汽包压力充至0.1MPa，停止氮气充压。通过液氨过滤器到四楼精馏塔气相管道的排气阀，接临时管道经80VC阀将气氨加入高压甲铵冷凝器壳侧，压力提升至0.2～0.3MPa，打开二楼低压蒸汽外送管道上导淋，直到排出气体中有明显氨味即关闭，通过80VC阀控制气氨加入量，低压汽包压力维持在0.2～0.3MPa;1h后，用乙醇酚酞试剂对上、下管板进行喷洒观察，利用无色乙醇酚酞试剂遇氨变红的特性检修焊缝有无泄漏。乙醇酚酞试剂无变色现象即为氨渗透试验合格。

4 结语

高压甲铵冷凝器作为高压关键设备，其制作要求较高、保险系数、设计余量较大，出现事故的概率较低，缺乏对泄漏事故的判断经验。但由于高压甲铵冷凝器工作条件较为复杂，管程和壳侧压差、温差大，其既是1台高压反应器，又是1台低压余热锅炉。设备在介质腐蚀、交变应力的相互作用下泄漏事故仍时有发生，需采用合理的取样测量方法来检查漏点。

2014-06-02)